Matematické aplikace

Prerekvizita:

Lineární algebra a aplikace (A0B01LAA)
Základy matematické analýzy (A0B01MA1)

Přednášející:

Jiří Hospodka (gar.), Pavel Hazdra, Aleš Němeček, Petr Páta

Cvičící:

Jiří Hospodka (gar.), Martin Blažek, Miloslav Čapek, Jan Eichler, Pavel Hamouz, Pavel Hazdra, Vojtěch Jeník, Jan Kraček, Jiří Náhlík, Martina Nejepsová, Aleš Němeček, Petr Páta, Ladislav Průcha, František Rund, Stanislav Vítek

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

V první části předmět seznamuje se základy práce s počítačovým algebraickým systémem Maple, který bude dále využit jako výpočetní prostředí pro řešení úloh diferenciálního a integrálního počtu funkcí jedné proměnné, lineární algebry a počítání s komplexními čísly. Druhá část je věnována programu MatLab a jeho použití při řešení výpočetních úloh v inženýrské praxi, zejména pro zpracování signálů. Dále navazuje úvod do analýzy elektrických obvodů v programu Maple s využitím knihovny PraCAn.

Požadavky:

Základní znalosti matematické analýzy a lineární algebry.

Osnova přednášek:

1. Systém Maple - ovládání, základní dovednosti, datové struktury, manipulace s výrazy, grafika, kalkulus.

2. Systém Maple - další užitečné příkazy, řešení rovnic, základy programování, práce s knihovnami.

3. Použití Maple v diferenciálním a integrálním počtu funkcí jedné proměmnné.

4. Použití Maple v lineární algebře - maticový počet, řešení soustav lineárních rovnic.

5. Použití Maple pro funkce komplexní proměnné - komplexní čísla, elementární a vícehodnotové funkce.

6. Úvod do MATLABu - help, matice, vektory, skaláry, výběr prvků matice a vektoru, základní operace, komplexní čísla.

7. Vizualizace dat v MATLABu - nástroje pro kreslení, tisk a export grafiky, 3D zobrazení, práce se soubory.

8. Signály v MATLABu - konvoluce, korelace, filtrace, spektrální analýza.

9. Skripty a funkce v MATLABu - cykly, uživatelsky definované funkce.

10. Elektromagnetické pole v MATLABu - elektrostatické a magnetostatické pole, šíření vln, vedení (přechodné jevy na vedení, šíření pulsní vlny, ztrátové vedení).

11. Tvorba uživatelských aplikací.

12. Knihovna PraCAn - možnosti analýzy elektrických obvodů v programu Maple.

13. Rezerva

Osnova cvičení:

1. Úvodní instruktáž o práci v laboratoři, systém Maple - seznámení, výukové dokumenty.

2. Grafika, knihovny - řešení základních úloh, procvičení na příkladech.

3. Řěšení úloh diferenciálního a integrálního počtu funkcí jedné proměnné.

4. TEST. Řěšení úloh lineární algebry.

5. Funkce komplexní proměnné - základní aritmetické operace a standardní funkce, příklady.

6. TEST.

7. Práce v Matlabu z příkazové řádky - základní operace, generování harmonického průběhu.

8. Načtení a uložení dat, zobrazení a přehrání harmonických průběhů.

9. Filtrace a zobrazení signálů ve frekvenční oblasti. TEST.

10. Tvorba skriptů a vlastních funkcí pro zpracování signálů v časové oblasti.

11. Vizualizace šíření elektromagnetické vlny na vedení. TEST.

12. Návrh virtuálního klavíru.

13. Analýza elektrických obvodů pomocí knihovny PraCAn - řešení stejnosměrného a harmonického ustáleného stavu a přechodových dějů.

14. TEST, zápočet.

Cíle studia:

Předmět má za úkol seznámit studenty se základy práce v matematických programech Maple a MATLAB.

Klasifikace: na vybraných cvičeních zadávány testy, součet bodového ohodnocení určuje známku.

Další info: https://moodle.kme.fel.cvut.cz/

http://math.feld.cvut.cz/nemecek/matapl.html

Studijní materiály:

[1] Výukové materiály programu Maple v předmětu Matematické aplikace: http://moodle.kme.fel.cvut.cz/moodle/course/view.php?id=107

[2] Maple Getting Started Guide, Waterloo Maple Inc.

[3] Zaplatílek, K. MATLAB? : Průvodce začínajícího uživatele [učebnice]. 1. vyd. Brno: Tribun EU, 2011. 87 s. ISBN 978-80-263-0014-4. Dostupné na WWW: <http://www.knihovnicka.cz>

[4] Zaplatílek, K. MATLAB? : začínáme se systémy [učebnice]. 1. vyd. Brno: Tribun EU, 2011. 217 s. ISBN 978-80-7399-299-6. Dostupné na WWW: <http://www.knihovnicka.cz>.

Ostatní literatura slouží pro rozšíření znalostí.

[5] Heck, A.: Introduction to Maple, 2nd ed., Springer-Verlag, Berlin, 1996

[6] Monagan, M.B., Geddes, K.O., a kol.: Maple Inroductory Programming Guide, Waterloo Maple Inc.

[7] Etter,D.M.: Engineering Problem Solving with MATLAB (2nd Edition), Prentice Hall,1996.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost T2:A3-412 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 116) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 117) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 114) Dejvice Laborator
Út	místnost T2:A3-412 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Němeček A. Rund F. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Němeček A. Vítek S. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 103) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 104) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 105) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 106) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 18:00–19:30 (přednášková par. 1 paralelka 107) Dejvice Laborator
St	místnost T2:A3-412 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 108) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Hospodka J. Eichler J. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 109) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Průcha L. Páta P. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 110) Dejvice Laboratormístnost T2:D3-209 Němeček A. Hospodka J. 16:15–17:45 (přednášková par. 1) Dejvice Posluchárna
Čt	místnost T2:A3-412 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 111) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Průcha L. Jeník V. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 112) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 Průcha L. Jeník V. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 113) Dejvice Laborator
Pá	místnost T2:A3-412 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 115) Dejvice Laboratormístnost T2:A3-412 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 999) Dejvice Laborator

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Komunikace, multimedia a elektronika - Komunikační technika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Multimediální technika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Aplikovaná elektronika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Síťové a informační technologie (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Komunikace a elektronika (povinný předmět programu)